Energieoptimierung durch SRC-Technik im Klärwerk … · Präsentation Statusseminar 11/2016 0 Celler Straße 22 38176 Wendeburg Abwasserverband Braunschweig Karl-Imhoff-Weg 4 30165

Präsentation Statusseminar 11/2016 0

Celler Straße 22

38176 Wendeburg

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Abwasserverband Braunschweig

Karl-Imhoff-Weg 4

30165 Hannover

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PFI Planungsgemeinschaft

Energieoptimierung durch SRC-Technik im Klärwerk

Steinhof

Präsentation Statusseminar 11/2016


Klärwerk Steinhof: 350.000 EW Belastung

BHKW-Anlage

(4 x 713 kWel.)

Energiegewinnung durch SRC-Technik


②

Expansionsmaschine (Turbine, Dampfmotor)

③Kondensator

④Speisepumpe

①

Verdampfer

qzu

Zugeführte

(Abgas-)Wärme

GeneratorStromer-

zeugung

qab

AbgeführteWärme

Rückgewinnung

Clausius-Rankine-Prozess (CRC)

Energiegewinnung durch SRC-Technik





Projektstand

• nach Inbetriebnahme gab es technische Probleme

• zerstörte Kolben durch Überhitzung

• fehlerhafte Einbindung Wärmetauscher

• starke Vibrationen und Undichtigkeiten

• im Ergebnis sollte der Motor getauscht werden, um diese

Probleme zu beseitigen

• vermutlich durch Wegbrechen von Folgeaufträgen Insolvenz der

Lieferfirma

• Insolvenzverwalter sieht keine Möglichkeit den Auftrag positiv zu

Ende zu bringen

• Abwicklung der Firma, kein Rechtsnachfolger und keine andere

Firma, die hier einsteigen könnte

• Rückzahlung des Kredits an die KfW-Bank

• Klage vor dem Landgericht gegen Partnerfirma zwecks

Herstellung des geschuldeten Werkes oder Rückzahlung des

Kaufpreises


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Kombinationsverfahren zur Rückgewinnung von

Phosphor und Stickstoff bei gleichzeitiger

Energieoptimierung

Präsentation Statusseminar 11/2016


Veranlassung und Ziele des Projektes

Konzeptentwicklung

Funktionsweise und Aufbau der Hauptkomponenten

Ergebnisse der bisherigen Planungen

Kosten und Wirtschaftlichkeit

Inhalt


Überlastung des Klärwerks Steinhof

Bemessung 275.000 EW, Belastung 350.000 EW

Ablaufgrenzwerte für Phosphor und Stickstoff

können nicht sicher eingehalten werden

1. Ziel: Erhöhung der Eliminationsleistung

2. Ziel: Sicherstellung der Kreisläufe für Stickstoff und Phosphor, unabhängig

von der Klärschlamm- bzw. Abwasserverregnung

Veranlassung und Ziele des Projektes


2005: Untersuchung TU Braunschweig

- Verschiedene Lösungsansätze aufgezeigt

- Vorzugslösung: Behandlung des Prozesswassers der Faulung

2011 Aktualisierung der Studie durch PFI

- Bestätigung der Vorzugslösung

- Phosphor-Entfernung und -Rückgewinnung durch MAP - Fällung

- Stickstoff-Entfernung und -Rückgewinnung durch Strippung

2011: Optimierung der Studie „Faulung durch thermische Desintegration“

- erhöhter Abbau (mehr Gas, weniger Schlamm)

- Verbesserung der Entwässerbarkeit

- Einsatz ist wirtschaftlich

Resultat: Die Kombination aus Nährstoffrückgewinnung und thermische

Desintegration stellt technisch und wirtschaftlich beste Lösung dar

Vorarbeiten


Konzept Nährstoffrückgewinnung und thermische Desintegration

TDH

Vorentwässerung


TDH

Vorentwässerung

Thermische Desintegration

Erhöhter Gasanfall

Geringere Schlammmenge

Verbesserte Entwässerbarkeit

MAP-Fällung

Entlastung der Kläranlage

Rückgewinnung von Phosphor

Produktion Düngemittel

Stickstoff-Strippung

Entlastung der Kläranlage

Rückgewinnung von Stickstoff

Produktion Düngemittel

Konzept Nährstoffrückgewinnung und thermische Desintegration


Innovatives Gesamtkonzept unter Verwendung erprobter Einzelverfahren

Ausreichende Entlastung der Kläranlage, steuerbar hinsichtlich der

Stickstoffelimination

Erhöhung der Gasproduktion und Verringerung der zu entsorgenden

Klärschlammmenge

Als Gesamtkonzept förderwürdig, positiver Förderbescheid

(1,8 Mio. Euro)

Stickstoff (1.800 Mg DAS/a) und Phosphor (300 Mg/a MAP) können vollständig

auf den Verbandsflächen genutzt werden

Weiterer Förderung zur Optimierung der Recyclingprodukte für den

landwirtschaftlichen Einsatz bewilligt

Merkmale des Verfahrenskonzeptes


Funktionsweise und

Aufbau der Hauptkomponenten


Temperaturen von 150-170 °C

Wärmeeintrag über Wärmetauscher oderDampfinjektion

ca. 50 Anlagen weltweit in Betrieb

Durchsatzleistungen: 1.000 bis 150.000 t TR/a Rohschlamm

Schlammenge Braunschweig: ca. 6.000 t TR/a

Thermodruckhydrolyse


Thermodruckhydrolyse - System Haarslev


Prinzip der MAP-Fällung

MAP oder Struvit = Magnesium-Ammonium-Phosphat

Fällt auf Kläranlagen auch unkontrolliert aus

(in Rohrleitungen, Pumpen, Entwässerungsmaschinen u.a.)

Durch gezielte Ausfällung Vermeidung von Betriebsproblemen und

Rückgewinnung des Phosphors


Prinzip der MAP-Fällung

Quelle: AirPrex


Ergebnisse von Granulationsversuchen


Beispiele für MAP-Fällungs-Anlagen

Airprex Kläranlage Uelzen Nuresys Apeldoorn


Abscheidung und Rückgewinnung des Stickstoffs

aus dem Klarlauf der Vorentwässerung

Funktionsweise:

- Anhebung des pH-Wertes durch Natronlauge

- Durchgeleitete Luft nimmt Stickstoff als

Ammoniak auf

- Durch Zugabe von Schwefelsäure fällt

Diammoniumsulfat aus

Produkt ist in der Landwirtschaft einsetzbar

(Besichtigung Raiffeisen Ahaus)

Erprobte Technik, auch auf Kläranlagen

Stickstoffstrippung

Quelle: RVT PE


Zulauf

NaOH

Deso

rpti

on

Ablauf

Wärmerück-

gewinnung

Nacher-

wärmung

Ab

so

rpti

on

H2SO4

Kühlwasser

DAS (ASL)

(NH4)2SO4

37 - 40 %

Funktionsprinzip der Stickstoffstrippung

Gebläse

Ammoniak


Ergebnisse der bisherigen Arbeiten


Umfangreiche Labor- und Pilotversuche im Rahmen der Vorplanung

Ergebnisse bestätigen die Planungsannahmen weitgehend

3 Reisen mit jeweils mehreren Anlagenbesichtigungen

Funktionale Ausschreibung von Thermodruckhydrolyse, MAP-Fällung und

Strippung, Vergabe erfolgte August/September 2016

Parallel Ausschreibung von Überschussschlammeindickung und

Vorentwässerung, Vergabe erfolgte August/September 2016

Derzeit Planung des Schlammbehandlungsgebäudes sowie der übergeordneten

Maschinen- und Elektrotechnik

Ab April 2017 Bau Schlammbehandlungsgebäude, ab August 2017 Installation

der Anlagen

Inbetriebnahme zweites Quartal 2018

Projektverlauf


Aktuelle Standortfestlegung für Schlammbehandlungsgebäude

Zeitplan:

- Planung und Ausschreibung 2015

- Baubeginn 2016

- Inbetriebnahme 2017


Gesamtkonzept wurde bestätigt und weiter optimiert

MAP-Fällung und Stickstoffstrippung werden die Kläranlage ausreichend

entlasten und Nährstoffkreisläufe sichern

Nährstoffe werden in erhöhtem Umfang zurückgewonnen, sind lagerfähig und

gut landwirtschaftlich verwertbar

Thermodruckhydrolyse wird für erhöhte Gasproduktion und einen verringerten

Klärschlammanfall sorgen

Kombination Nährstoffrückgewinnung und Thermodruck-Hydrolyse stellt

technisch und wirtschaftlich beste Lösung dar

Optimales Konzept für ein zukunftsfähiges Nährstoff- und

Schlammmanagement

Zusammenfassung und Ausblick


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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